Сила тока в пучке ускоренных ионов на выходе медицинского циклотрона составляет 80-100 мкА. Традиционные мишени с тонкими металлическими фольгами, которые содержат мишенное вещество (природного изотопного состава или изотопно-обогащенное) не могут противостоять таким значительным токам. Обычно газовые мишени работают при токах 10-40 мкА, а жидкие - 10-25 мкА, т.е. циклотронный пучок превышает технические возможности мишеней. Мишени могут располагаться как на внешней стороне циклотрона, так и на конце внешней линии транспортировки пучка.
Рис. 2. 
При бомбардировке мишенного вещества пучком ионов в результате ядерных реакций образуются дочерние ядра, которые получают энергию отдачи 1-4 МэВ, намного превышающую энергию связи атомов в молекуле и электронов в атоме. Вылетающие высокоионизованные дочерние частицы при замедлении постепенно теряют энергию и приобретают электроны в результате столкновений с другими молекулами. При снижении энергии до 10 эВ становится возможным протекание химических реакций, приводящих к образованию неустойчивых продуктов - ионов и свободных радикалов. При торможении атомов отдачи до энергий 0,1 эВ возможно образование переходных комплексов и последующее мономолекулярное разложение по каналам реакций с наибольшим тепловым эффектом. В конечном итоге радионуклиды в мишенях циклотрона стабилизируются в очень немногочисленных химических формах, часть из которых приводится ниже.
Короткий период полураспада ПЭТ-радионуклидов обусловливает необходимость получения высоких начальных активностей. Активности, получаемые к концу времени облучения мишени на циклотроне (АЕОВ), зависят от продолжительности процесса облучения, конструкционных особенностей мишени, тока бомбардирующих частиц и поперечного сечения ядерной реакции, зависящей от их энергии.
Синтез РФП
Из-за короткого периода полураспада ПЭТ-радионуклидов следует минимизировать продолжительность синтеза РФП, что достигается максимальной автоматизацией этого процесса путемиспользования как роботов, так и замкнутых систем - радиохимических модулей синтеза РФП. По первой технологии транспорт реагентов осуществляется при помощи шприцов или пипеток, захватываемых дистанционно-управляемыми манипуляторами, а по второй - все функциональные операции выполняются единой вакуумноплотной коммуникационной системой - модулем синтеза, содержащим нагреватели, экстракторы, фильтры и т.д. и осуществляющим транспортировку реагентов и растворителей путем «передавливания» газов и/или вакуумным «отсосом». Такие технологии в совокупности с программным и приборным обеспечением, а также входным контролем качества реагентов гарантируют высокуювоспроизводимость результатов синтеза РФП при минимальном участии в нем персонала.
Выделение радионуклидов, получение меченных ими предшественников и синтез на их основе РФП производят в защитной горячей камере или в мини-боксе. В мини-боксе все операции проводятся в условиях стерильности с помощью полностью автоматизированного радиохимического модуля синтеза. В горячей камере синтез проводится в режиме дистанционного управления с полной или частичной автоматизацией.
Для получения каждого РФП используется свой радиохимический модуль. В то же время для однотипных реакций, например, 11С-метилирования или 18F-фторирования по механизму нуклеофильного замещения возможно использование универсальных программно-перестраиваемых автоматизированных радиохимических модулей. Модули позволяют осуществлять контроль синтеза РФП в течение всех технологических операций, а некоторые из них комплектуются аналитическим оборудованием, позволяющим проводить контроль качества получаемых РФП.
Особенностью роботизированных технологий по сравнению с радиохимическими модулями синтеза является возможность проведения синтеза различных РФП на одном и том же оборудовании. Кроме того, сочетание прецизионной механики и компьютерного управления делают робот идеальным инструментом для разработки методов синтеза новых РФП при минимальном профессиональном облучении персонала.